menu

За плавный ход: Война шариков и шестеренок

prostosergik

prostosergik

  • 07.07.2009 08:25
  • Просмотров: 5625

Создание коробки передач, которая могла бы обеспечить плавное изменение передаточного числа в достаточно широком диапазоне, является одной из самых актуальных задач современной механики. Непрерывную трансмиссию можно назвать «святым Граалем» транспортной индустрии. Она позволила бы существенно упросить конструкцию автомобилей (в частности – полностью отказаться от такого узла, как сцепление), сделать их значительно дешевле и удобнее в управлении. Соответствующие устройства, именуемые вариаторами, разрабатываются уже очень давно, однако до сих пор инженерам не удавалось избавить их от массы критических недостатков. Вариаторы оказываются либо недостаточно надежными, либо очень уж сложными и дорогими. Кроме того, они, как правило, обладают очень узким рабочим диапазоном. Поэтому основным типом коробки передач остается трансмиссия с жестко фиксированными скоростями, в которой ведущий вал последовательно присоединяется к шестерням разного диаметра.

В 2006 г. компания Fallbrook Technologies заявила о том, что ей удалось-таки создать вариатор, свободный от большинства «болезней», которыми страдали его предшественники – непрерывно изменяемую планетарную трансмиссию NuVinci (Continuously Variable Planetary Transmission, CVP NuVinci). Устройство было названо в честь легендарного итальянского художника и ученого Леонардо да Винчи – считается, что именно он изобрел трансмиссию с плавным изменением передаточного числа, нарисовав в 1490 г. схему примитивного вариатора.

В основе трансмиссии NuVinci лежат два диска (ведущий и ведомый) с загнутыми кромками. Края дисков упираются в систему металлических шариков, которые могут крутиться вокруг фиксированных осей. Вращающий момент передается с диска на диск именно через них. Если ось вращения шариков перпендикулярна плоскости дисков, передаточное число системы оказывается равным единице. Если же она начнет отклоняться в сторону того или иного диска, передаточное число будет плавно меняться, поскольку в процессе одного оборота шарик будет пробегать по разным дискам неодинаковое расстояние. Тот диск, в чью сторону наклонились шарики, будет вращаться быстрее, а противоположный – медленнее.

У этой элегантной схемы есть один серьезный недостаток – гладкие шарики надо как-то удержать от проскальзывания. Создатели NuVinci решили эту проблему с помощью смазочного вещества, содержащего твердые микрочастицы. Такие вкрапления обеспечивают прочное сцепление шариков с поверхностью дисков, выступая в роли своеобразного уплотнителя, в то время как жидкие компоненты смазки обеспечивают защиту движущихся частей от износа и коррозии. Трансмиссия делается герметичной, смазывается на заводе и не требует никакого обслуживания в течение всего срока эксплуатации. Разработчики особенно подчеркивают тот факт, что их устройство отличается высокой надежностью и простотой в производстве.

Первым транспортным средством, использующим вариатор NuVinci, стал велосипед Ellsworth Ride. Те, кто успел опробовать его в действии, отмечали, что процесс переключения передач на этом велосипеде напоминает подстройку радиоприемника. Изменение скорости осуществляется простым поворотом ручки, укрепленной на руле, при этом передаточное число меняется бесшумно и плавно – никаких щелчков и рывков, связанных с переключением шестеренок! Как утверждают разработчики, велосипед — это только начало: вариатор может быть с успехом применен в производстве мотоциклов, автомобилей, газовых турбин, ветряных генераторов и так далее, и так далее.

http://www.popmech.ru/article/1507-za-plavnyiy-hod/ 

Оцените статью:

Перепост:

Статья понравилась: Таких нет

Статья не понравилась: Таких нет


Комментарии

Комментировать в форуме...

sergomortinelli

Сказка на ночь по моему. Как может приводить к сцеплению в одном месте где шарики трутся) а в других не приводить .. и сцепление неужели шарик в момент касания диска не проскальзывает по нему ... У кого проффесиональный род занятий механика ... проконсультируйте для пущего или расскажите как такое может быть

07.07.2009 08:50
BigBrother

BigBrother

Статья 2006 года. Думаю, если б все было так хорошо, такие втулки давно б уже ездили.
Хотя, с другой стороны, производителям невыгодно продавать узлы, которые ходят 10-15к без обслуживания...
Намного приятнее кассеты, которые меняются через 2-4к + переключатели.

07.07.2009 10:56
Станислав

Станислав

а я видел давно эту статью.. мечтал эх...
кстати производителям было бы выгодно это внедрять, даже вечным.. можно ж за модную новизну кучу денег срубить! а потом включить маркетинг.. типа поменяйте вашу вечную на еще более вечную, в которой не 2, а три шарика!!! и они треугольные!!! так что в этом не проблема! вечные вибрэйки мы сменили на ... эх, не будем о грустном

07.07.2009 15:19
LEX

LEX

статья баянистая. даже на ХТ когда-то была.

07.07.2009 15:56
LEX

LEX

теоретически можно делать как в скутерах. но вес такой конструкции.... да и защиту нужно делать.

07.07.2009 15:58
Buba

Buba

Там проблемы с КПД. Как и у планетарок. Ну и вес. Именно поэтому их не ставят на шоссейники. В промышленности используют, точно внедряет Ниссан - точные модели не помню, надо искать

07.07.2009 20:25
LEX

LEX

КПД :oops: не подумал

07.07.2009 22:38

Sergey Melnikov

Как может приводить к сцеплению в одном месте где шарики трутся) а в других не приводить .. и сцепление неужели шарик в момент касания диска не проскальзывает по нему ...
Шарики там на осях вращаются, тоесть где они касаются дисков - там и трутся (ну плюс на оси тоже трут). Но вот чем их там прижимать будет, по рисунку не очень то видно. Но они и пишут, типа супер-пупер смазка нужна))
Плюс сам способ перемещения оси шариков - загадка... Хотя идея красивая.
В промышленных вариаторах юзаются не шарики, а конические диски (типа юла). Тоже металл по металлу. Зажимаются между двумя дисками, один из которых может изменять силу прижима - в результате выдавливая их на больший радиус вращения. Получается планетарная передача, только не шестеренки в ней, а диски (кстати, по ссылке ниже есть схемка такого вариатора))).
В той же popmech.ru были статьи и по другим типам вариаторов, с еще более расширенным диапазоном
http://www.popmech.ru/article/84-supert ... -supermena

07.07.2009 22:49

SNiЖ0k

Сегодня как раз видел в продаже велосипед на вариаторной втулке NuVinci, 28" ситибайк, ровно 1к евро. Tunturi Leonardo.
http://www.tunturi-bicycles.com/se/prod ... ardo-m_se/
Втулки существуют и используются! Манетка там красивая - при прокручивании ревошифта на индикаторе плавно высвечивается изменяющаяся картинка с "рельефом" горки, на которую предлагается заехать при таком передаточном соотношении. К втулке идут два троса от манетки.

07.07.2009 23:55
Xbox

Xbox

Бмв ешё в 1996 году зделала такого плана систему и если даже не ошибаюсь ставил её на некоторые модели... Токо в системе БМВ не сферы исполняли исполняли задачь шестерёнок а стальные колёса а принцып действия был тот же!

08.07.2009 01:38
tema1234

tema1234

Когда уже будет нормальный гидропривод :sad: ? Вот тогда проблема будет решена.

13.07.2009 14:34

Sergey Melnikov

Он уже есть))) Honda DN-01
Осталось качать ножки и наращивать лошадиные силы))

13.07.2009 14:45
Радней

Радней

Такой гидропривод как на хонде ДН-01 используется уже давно, в частности на БелАЗах, и самолетах миг, но у них, как и у вариаторов, есть большой минус - низкий КПД, впрочем и достоинств хватает, так что при правильном проэктировании сии механизмы могут обставить обычную шестерёнчатую механику.

Quote:
Плюс сам способ перемещения оси шариков - загадка... Хотя идея красивая.

Никакая не загадка, просто нужно заметить что шарики находятся над ведущим и ведомым диском, и "погружены" в них гдето на 40% от диаметра, преимущество перед упомянутыми конусами в том что им не нужно радиально перемещатся, тоесть меньше диаметр всего механизма.
Quote:
и сцепление неужели шарик в момент касания диска не проскальзывает по нему

Проскальзыают но не сильно, именно поэтому и ниже КПД, чтоб меньше проскальзывали увеличивают контактные напряжения (сильнее прижимают шарик к поверхности), что тоже уменьшает КПД, потому что тогда сложнее вращать шарики.
З.Ы. Вариатор не имеет ничего общего с планетарным механизмом

18.07.2009 23:02

Sergey Melnikov

Радней писал(а):
Никакая не загадка, просто нужно заметить что шарики находятся над ведущим и ведомым диском, и "погружены" в них гдето на 40% от диаметра

Загадка - механизм перемещения оси. Из рисунка я его не вижу. Они там просто вкинуты между дисками, вместе с осями.

Изображение

Радней писал(а):
Вариатор не имеет ничего общего с планетарным механизмом

Про какой вариатор разговор? Ременной как на скутерах или обсуждаемый с конусами?
Чем не планетарка:

Изображение

19.07.2009 14:00
Радней

Радней

Ок согласен, приведённый пример очень даже планетарка, раньше я с ним не встречался,
По поводу перемещения оси: в центре (ну почти) на рисунке есть такая квадратная штука (назовём её кареткой)к которой крепится через, назавём их штанги, ось шариков. так вот один конец штанг закреплен на оси шариков, а второй находится в пазу каретки и может двигатся, если относительно рисунка то вверх вниз, ну а главное действие будет выполнять каретка, она будет двигатся паралельно и вдоль оси (на рисунке влево и вправо по пунктирной линии), шарики зажаты между дисками поэтому при движении каретки осям шариков не останется ничего кроме изменения своего положения (на рисунке будет вращение на несколько градусов по и против часовой стрелки). гдето так

20.07.2009 14:02
студент

студент

Было уже что то подобное, только с роликами:
Изображение
Что из них появилось раньше, как то не в курсе.

25.08.2009 00:14
kazemir

kazemir

Когда-то видел концепт велосипеда, в котором передача осуществляется зубчатым ремнем (типа ремня распредвала), задний ролик один, по центру ролик натяжитель, а передняя «звезда» состоит из четырех «полумесяцев» или я бы даже сказал «четвертьмесяцев» изменяющих радиус звезды при помощи гидравлики и пружин. Очень интересная передача получается, никакой смазки цепи, никакого растяжения и неприятного звука. Но есть проблема с управлением размера ведущего колеса.

25.08.2009 21:39
Радней

Радней

студент писал(а):
Было уже что то подобное, только с роликами:
Изображение
Что из них появилось раньше, как то не в курсе.

Это не ролики, это торики :) тоесть это тороидальный вариатор.
Я думаю вышеуказанный "шариковый" вариатор для велов предпочтительней, ибо обрати внимание на оси вращения ,ось тора вращается перпендикулярно(в среднем конечно-же) оси вращения шкивов тоесть если к одному шкиву прицепить колесо, а ко второму звезду - то педали придётся крутить в обратную сторону (крутить назад, чтоб ехать вперёд), это можно исправить добавив промежуточную шестерню на каком-либо из шкивов, но зачем? Если есть более простая конструкция "шарикового" исполнения где оба шкива вращаются в одну сторону!

19.09.2009 13:36
LEGICK

LEGICK

Кстати вот так я думаю будет понятней принцип работы :

Изображение

В дополнение (обратите внимание на вес в 2010 г): http://velofun.ru/hub/planetarnyy-variator-dlya-velosipeda-nuvinci-n360-i-n171-cvt.html

Изображение


Ему бы еще вот это добавить ... :roll: :

Изображение

http://alpinebike.ru/%D0%B2%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D1%81%D0%B8%D0%BF%D0%B5%D0%B4%D1%8B-%D1%81-%D0%BA%D0%B0%D1%80%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%BC-%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%BE%D0%BC/

И будет всё по Феншую ... :cool:

24.05.2016 09:50