Wariator samoczynny.pdf

jak to dzia ł a

Utkin (MT sierpieñ 2005 r.). S¹ to przek³adnie

o naprawdê du¿ych mo¿liwoœciach rozwojowych,

wynikaj¹cych zarówno z mo¿liwoœci wspó³czesnej

technologii, in¿ynierii materia³owej, jak i metod kompu-

terowego projektowania i symulacji.

ta, lub bardziej w prawo, gdyby sprê¿ynê wyluzowano.

Gdyby zastosowaæ dzia³aj¹c¹ na tej zasadzie

przek³adniê do napêdu np. roweru, wtedy kolarz mia³-

by do dyspozycji manetkê zmiany stylu jazdy: „jazda

wyczynowa” lub „rekreacja”. W ka¿dym przypadku na-

pêdza³by rower ze sta³ym momentem na peda³ach,

a rower jecha³by z prêdkoœci¹ zale¿n¹ od aktualnych

oporów ruchu: pod górê wolniej, po p³askim terenie

Kazimierz Topr

WARIATOR SAMOCZYNNY

Bardzo ciekaw¹ odmian¹ wariatorów ciernych s¹

tzw. wariatory samoczynne lub automatyczne, tj. takie,

które same dostosowuj¹ prze³o¿enie do obci¹¿enia. Sil-

nik napêdzaj¹cy jakiœ uk³ad, poddany zmiennym obci¹-

¿eniom, mo¿e pracowaæ przy optymalnych paramet-

rach, a moment napêdowy na wyjœciu wariatora jest

zmienny, dostosowany do chwilowych oporów ruchu.

Zasadê dzia³ania tych przek³adni ilustruje rys.

. Na napêdzaj¹cym wale pionowym I osadzona jest

pozioma tarcza cierna, z któr¹ wspó³pracuje ko³o bierne

„ a ”, osadzone na gwintowanym wa³ku napêdzanym II.

Gdy moment obrotowy na wale II wzrasta, poniewa¿

wzrastaj¹ opory ruchu uk³adu napêdzanego, np. pojazd

zaczyna jechaæ pod górê, ko³o bierne „ a ” nakrêca siê

na gwintowany wa³ II , œciskaj¹c sprê¿ynê i jednoczeœ-

nie przesuwa siê w prawo, zmniejszaj¹c promieñ r x ,

czyli promieñ czynny tarczy napêdzaj¹cej. Oczywiœcie

zmniejsza to prze³o¿enie przek³adni i wa³ II obraca siê

wolniej, przy tych samych obrotach wa³u I .

Mo¿liwoœci przek³adni zale¿¹ od tarcia pomiêdzy

tarcz¹ a ko³em „ a ” i od sztywnoœci sprê¿yny. Moment

przenoszony przez przek³adniê jest wiêc ograniczony.

Mo¿na to jednak wykorzystaæ i zastosowaæ uk³ad zmie-

niaj¹cy napiêcie wstêpne sprê¿yny, co oznacza „prze-

suniêcie” charakterystyki przek³adni w kierunku wy¿-

szych lub ni¿szych wartoœci dopuszczalnego momentu

przenoszonego.

Ko³o bierne „ a ” porusza³oby siê w lewo i prawo,

przyjmuj¹c kolejne po³o¿enia równowagi, ale nieco bar-

dziej w lewo, gdyby sprê¿yna zosta³a wstêpnie napiê-

szybciej. Problem budowy takiej – w ca³ym tego s³owa

znaczeniu – automatycznej przek³adni polega na roz-

wi¹zaniu sprawy odpowiednio sprawnego napêdu cier-

nego. Oznacza to zarówno dobór materia³ów o odpo-

wiednio du¿ych wartoœciach wspó³czynnika tarcia, jak

i zdolnych do przeniesienia mo¿liwie du¿ych nacisków.

Moc rozwijana przez przeciêtnego kolarza waha

siê w granicach 0,25 – 0,3 kW. Przy niskich obrotach

wa³u peda³ów mo¿na przyj¹æ dla jazdy turystycznej

ok. 30 obr/min, daje to jednak doœæ spory moment:

M ⋅

9550

gdzie: W – moc kolarza w kW,

n – obroty wa³ka peda³ów w obr/min.

Wartoœæ momentu otrzymujemy w Nm.

Po podstawieniu ww. oszacowañ, moment roz-

wijany przez kolarza mo¿e wynieœæ:

9550 =

⋅

co oznacza si³ê na pedale ok. 600 N, przy przeciêtnej

d³ugoœci korby rzêdu 0,15 m. Mechanizm przek³adni

automatycznej ciernej, taki ¿eby siê go da³o zabudo-

waæ wewn¹trz nieprzesadnie du¿ej piasty, a wiêc

o œrednicy do 90 mm, mia³by œrednice kó³ ciernych

mniej wiêcej na poziomie 50–60 mm, z czego wynika,

¿e sprzê¿enie cierne powinno byæ zdolne przenieœæ si³ê

rzêdu 3200 N! To wcale niema³o! To wyjaœnia, dlaczego

tak d³ugo w tej grupie przek³adni trwa³a

stagnacja, mimo ¿e by³y znane od bardzo

dawna.

Oczywiœcie z ka¿dej sytuacji jest

jakieœ wyjœcie. Je¿eli pojedyncze sprzê-

¿enie cierne nie da rady, to przecie¿ mo¿-

na uk³ad zwielokrotniæ. Tak w³aœnie pos-

t¹pili konstruktorzy samoczynnej przek-

³adni bezstopniowej stosowanej do na-

pêdu maszyn w³ókienniczych), gdzie jest

przenoszony przez zespó³ czterech kó³

satelitarnych.

Przed wielu laty grupa studentów

jednej z naszych politechnik opracowy-

wa³a studium projektowe przek³adni do

napêdu roweru. Schemat pokazuje rys.

. Uk³ad mia³ byæ zabudowany w tar-

czy napêdowej, gdzie jest wiêcej miej-

tarcza cierna

O przek³adniach bezstopniowych pisa³ ju¿ Marek

sca i œrednica urz¹dzenia mo¿e byæ znacznie wiêksza

ni¿ w piaœcie ko³a. Zasada dzia³ania dobrze widoczna:

równie¿ zespó³ kilku kó³ satelitarnych, sprê¿yna i od-

biór momentu napêdowego z du¿ego ko³a ³añcucho-

wego.

wanie wspó³czesnych materia³ów mo¿e spowodowaæ

pojawienie siê roweru z przek³adni¹, która bêdzie

prawdziwym „stradivariusem” wszystkiego, co ma s³u-

¿yæ podniesieniu komfortu i efektywnoœci jazdy na ro-

werze. Na tle beznadziejnej perspektywy rozwoju mo-

toryzacji (nie przybêdzie powierzchni do je¿d¿enia!)

mo¿e to byæ hit przysz³oœci!

Wydaje siê, ¿e nast¹pi³ ju¿ czas takich przek³ad-

ni. Zast¹pienie zwyk³ej œruby œrub¹ kulkow¹ i zastoso-

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: