Хочу показать зубчатый вариатор. Автоматически изменяет передаточное отношение от приложенной нагрузки. Состоит из небольшого количества деталей.
Диапазон изменения отношения - до 4.
Конструкция позволяет ставить устройство на каждое колесо в отдельности.
На видео кинематическая схема, уже реализованная в металле.
Вторая генерация на подходе.
Трудоемкость изготовления-космос.
Как любил говаривать мой шеф, когда я очеоедной свой "шыдэвор" из разряда технологической оснастки на подпись приносил :
-Сложную нерабочую фигню придумать проще простого. Ты давай-ка придумай простую и рабочую.
Это первый прототип, на изготовление потратил около месяца и не так много средств.
Не совсем "космос".
Диски на лазере элементарно режутся.
Остальное - токарные и фрезерные работы, совсем немного, всего 5 деталей.
Звездочки стандартные, продаются.
Но без первого устройства не было бы последующих.
Я не специалист, но скорее всего мотор выбран таким образом, чтобы оптимально работал на средней скорости, на которой ты будешь ехать 90% времени. Если он немного неоптимален в 10% случаев - пофиг. Зато можно убрать лишние детали, а это цена и надежность.
Если упрощенно - расход электроэнергии не зависит от оборотов мотора, только от нагрузки на мотор - сила тока при резком трогании с места может быть больше, чем при установившемся движении с высокой скоростью.
И максимум крутящего момента электродвигатель обеспечивает во всем диапазоне оборотов практически.
Тем и удобнее.
Теперь вопрос не по теме, но беспокоящий меня уже долго:
Почему на электромобили не ставят вариаторы? Ладно АКПП проблемная для коитуса с электромотором, но вариатор ведь самое то.
Можно будет на вашу честность понадеяться?
Вы когда испытания проведете, расскажите потом, пожалуйста, про ресурс ремня.
а где в металле то? или под "металлом" подразумевается тип детали в каком-нибудь компасе/солиде?
А есть ли детали в STL формате? Стало интересно распечатать это на 3Д принетере, а то давно ничего интересного не печатал.
Пружины гасят радиальные нагрузки, при этом передаточное число скакать будет? И слабым местом можно считать паз-ось шестерни, клинить это все будет в одностороннем варианте расположения шестерен, там же трение, я правильно понимаю?
Ось шестерни опирается на паз с двух сторон, не клинит.
Да, там и есть основное слабое место этой конструкции.
Во второй генерации пазов и скольжения нет совсем, только оси и подшипники.
Первый вариант - скорее наглядная демонстрация принципа работы, не слишком удачная с точки зрения механики сопряжений.
Нужны демпферные пружины на зубчатых роликах, позволяющие им проворачиваться вокруг своей оси, по двум причинам:
1) ролики образуют не плавную обегающую, а многоугольную, поэтому цепь будет заходить и двигаться на них не плавно, а небольшими рывками.
2) при изменении передаточного числа будет изменяться (уменьшаться/увеличиваться) расстояние между зубцами, при неизменном расстоянии между звеньями цепи. Нужно чтобы зубчатые ролики могли проворачиваться на какой то угол, обеспечивая неизменность расстояния между зубцами = расстоянию между захваченными ими звеньями цепи, а потом, когда зубчатые ролики выходят из зацепления с цепью, возвращались в нормальное положение.
Звездочки (ролики) стоят на муфтах обратного хода, это центр конструкции. Они сами встают в цепь при контакте и взаимно перемещаются при изменении отношения. Крутящий момент динамически перераспределяется между ними, при росте нагрузки на звездочку, муфта начинает проворачиваться и нагружает следующие ролики. Именно это и позволяет постоянное изменение передаточного отношения, это и есть идея вариатора. А механизм перемещения и синхронизации звездочек в следующей генерации совсем другой, красивее и технологичнее. Диски просто для понимания идеи удобны.
А в чем плюс с текущей схемой? Тут деталей больше в разы. Значит и надежность пропорционально снизится.
Зубчатый вариатор не имеет проскальзывания, значит может передать более серьезный крутящий момент. И КПД выше.
Если речь о автомобильных вариаторах - там очень технологичный и сложный ремень из металла и кинематика не предусматривает автоматики, реагирующей на нагрузку.
То есть, нужна смазка, охлаждение контактных поверхностей, механизм изменения отношения и т.д.
Он за счет проскальзывания имеет возможность, в том числе, принимать ударные нагрузки, в предложенной схеме ремень слетит, если не будет представлять из себя очень технологичного и сложного ремня из металла) К тому же, компактность схемы под вопросом, по сравнению с классическим вариатором. Шуметь будет. Для каких то габаритных конструкций, с небольшой нагрузкой, где требуется плавное изменение скорости вращения, пойдет, если там невозможна установка электромотора.
Ударные нагрузки были одним из разделов программы испытаний. В этой конструкции удары гасятся за счет срабатывания механизма изменения отношения - диски перемещаются, пружины амортизируют нагрузки. В прототипе применена цепь, а не ремень. Натяжение обеспечивают те же пружины, что отвечают за автоматику. Цепь не слетает)
автор за каким хуем вы навтыкали звёздочки. разве нельзя было обойтись секторами зубчатого венца.
и уберите нахуй эти пружины, используйте торсион(инерционный двигатель) пружины это дисбаланс. ограничение в скорости вращения и блять. выглядит убого.
и вообще там тз выложите. а то блять какая то поделка девятикласника.
Судя по всему, схема не совсем понятна. Звездочки стоят на муфтах обратного хода, чтобы компенсировать взаимное перемещение по цепи. Поэтому зубчатый сектор "не катит".
Пружины на картинке и на прототипе стоят исключительно для наглядности и понимания принципа работы - в серийном изделии пружин не будет вообще, торсиона тоже. Пока пневматика или гидравлика больше нравится.
ТЗ не будет, извините)
Уже писал, но еще могу)
Каждая звездочка имеет свободное вращение в одну сторону, поэтому с цепью не происходит ничего - работает.
Прорези и пазы - слабое место, поэтому следующее поколение устройства работает без них.
Эта модель была сделана для испытаний и отработки параметров, свою задачу полностью выполнила.
Буду рад)
Правда, идей не жалко. Но сколько раз пробовали скопировать разработки - не получалось.
Тут просто модель кинематики.
Придумал еще на 5-м курсе института, в 1991 году.
Сделал, чтобы не пропало.
И в память учителя - доктора технических наук, профессора Багина Юрия Ивановича.
Последнего нормального ректора нашего института.
сюда надо еще добавить, что диапазон = 4 - это очень мало и убивает часть (немаленькую такую) смысла вариатора
+ автор пишет про увеличенный крутящий момент (вариаторы ауди и субару передают привет автору) - хотелось бы узнать сколько способен он переварить в теории и как долго?
ps
а еще это ппц шумная штука и имеет кучу движущихся частей
Диапазон 4 - в принципе решает большинство задач трансмиссии.
Вот блин, больше 30 лет прошло, но как снова все вспомнил - лекции по приводу и задачи на расчет передаточного отношения первой и высшей передач. Ничего не забыто)
Но на случай необходимости, конструкция предусматривает последовательную установку двух вариаторов, тогда диапазон будет 4*4 =16.
Этого должно хватить)
задумка классная, одобрям )
ремень будет стоить копейки, думаю замена будет не проблематична
а сама конструкция со временем "доведётся"
и не обязательно начинать с установки сразу на транспортные средства (вариаторы много где нужны) )
Да и не начать с транспорта, там все запланировано на ближайшие десятилетия уже.
Все "революционные вещи", которые появятся в течении лет 10 уже есть, просто выгоднее плавная эволюция с полным получением прибыли от существующего оборудования и линий.
Есть, например моторное масло, которое служит на порядок дольше - но зачем? Куда тогда девать существующее производство?
Речь пока идет о электроприводе - вариатор расширяет возможности привода и позволяет ставить двигатели поменьше.
Я не смотрел)
Сначала - для привода технологических механизмов.
Электродвигатель можно поменьше ставить, экономить.
Конструкция обеспечит широкий рабочий диапазон по нагрузкам.
Умозрительное ИМХО: ось шестерён будет перекашивать и закусывать в пазах регулировочных дисков при изменении передаточного числа без снятия нагрузки. В итоге ось шестерён может срезать как ножницами или замять пазы, что фатально.
Нет, прототип отработал испытания. На картинке может не все видно - оси симметрично опираются с двух сторон на одинаковые диски. Ведомый диск стоит внутри ведущего, все опоры двойные.
Вторая генерация потянула бы такой проект. Надо на нее патент получать.
На новые стартапы просто сил нет, устал или выгорел.
А сделать устройство возможно. К осени если работа будет, оживу)
А сейчас я растерялся. Для чего подшипники внутри звёздочек?
В моём понимании звёзды должны бить статичны по отношению к дискам.
КСТА Видел эту работу года три назад. Почему так медленно идёт?
Внутри звездочек не подшипник - муфта обратного хода. В одну сторону крутится, в другую - передает усилие.
Я в курсе как устроен многоскоростной велик :) Только вот эти 2 мелкие звездочки не являются ведущими. От их диаметра и положения не зависит ровным счетом ничего. По-этому они могут свободно вращаться куда угодно при изменении передачи. А в вариаторе, простите, на них нагрузка ложится, потому что они связаны жестко осями. Объясню по простому: рассмотрим 2 звезды в вариаторе. При увеличении скорости звездочки расходятся. Расстояние между ними увеличивается. Но они связаны цепью. Цепь не растягивается... Ок, муфты обратного хода ? Хорошо, а как быть с уменьшением скорости и уменьшением растояния ? Вот и получается, чтобы это всё не грохотало - звезды должны свободно вращаться, но тогда они перестанут работать и станут паразитными, как 2 маленькие на вашей фотке.
Что при увеличении расстояния между звездочками, что при уменьшении - система работает одинаково. Усилие передают одни звездочки, пока к ним смещаются другие. Сами решают, когда и кто)
При работе устройства когда одна пара увеличивает диаметр - другая синхронно уменьшает, сохраняя натяжение цепи.
управление шестернями гидравлическое? Или как на снегоходе - грузики и центробежная сила?
Интересная задумка. Использование многорядной цепи позволит увеличить нагрузку, натяжитель цепи не нужен, растяжение цепи компенсируется конструктивно. направляющие по которым шестерни "ползают" не будет со временем изнашивать от нагрузки?
Не будет направляющих, новый вариант по-другому сделан.
Показать пока не могу, патентовать надо.
А зачем?
Хотите посмеяться?
Есть достижения. Конструкторские)
Реализованы в металле, работают на заводах.
Екатеринбург, Тюмень, Пермь, Челябинск, Югра, Нефтекамск.
Защищены патентами.
Я уже старый и вредный, было время на реализацию.
взаимное перемещение? они что блять полный оборот делают?.
пневматика. гидравлика? ебать. вы мамкины конструкторы. ставь механический привод. или электрический. вот вы недоумки.
Да, в этом варианте успокоитель нужен. Когда цепь попадает в резонанс, колебания заметны. Отчасти гасятся самой конструкцией - пружинами.
Задача испытаний была в другом - схему отрабатывал.
С колебаниями на следующем варианте разберемся. Если он будет, следующий вариант)
тогда нужна четкая выкладка где ваш агрегат имеет явно преимущество и почему =))) просто учеба брата в МАМИ наложило на меня автомобильный отпечаток и его дипломную кпп для вездехода я не забуду никогда =)))))
поэтому тут нужно просто написать - есть в вариатор ХХХХ, используется в ХХХХ, но мой:
- дешевле (2 р против 10р)
- легче на 2кг (а значит можно впихнуть что-то другое или просто легче)
- требует смазки на 30% меньше (экономия бабла)
- ТО каждые 10м/ч (у конкурента каждые 5)
и т.д. и т.п.
просто сейчас ваш "вариатор" вызывает много вопросов, а если лезть в дебри производства типа: марка метала, точность обработки и т.д. то совсем будет много вопросов =))))
ps
что касается диапазона, то если брать всем понятную сферу типа авто и мото, то 4 - это мало для них =)))) у мкпп и того больше =)
Это для продвижения нужно. Не сейчас.
Сейчас надо понимать - автостроение это что-то вроде стратосферы, вроде она есть, но мало кто там был.
Я не знаю реальных массовых разработок в в автостроении у нас, к сожалению.
Блин, двигатель не могут новый сделать, стыдно.
Когда учился, был преподаватель на кафедре "автомобили", придумал свой вариант газораспределения в ДВС.
Долго бился, лет 15.
Теперь в штатах живет, вроде по этой же теме работает.
Так что еще лет через 10 и эта разработка постепенно появится)
Имитация развития гораздо выгоднее.
И за границей тоже)
Уже не помню, что за цепь, сейчас померяю.
Диаметр втулки около 5 мм, звено вроде 8.
Задача прототипа была не максимум крутящего момента а проверка и доработка конструкции.
Ну да, для велосипеда эта схема подходит очень хорошо. И реверс не нужен, и обороты совсем небольшие. Только еще один редуктор нужен будет, повышающий.
Схема есть, патент оформлять не стал - не вижу смысла.
Занимаюсь другими вещами, на механизмы сил не хватает.
Сваи винтовые патентую)
Получается при движении накатом (если это ТС) цепь будет просто проскальзывать не создавая существенных моментов в обратном направлении?
Если сопротивлением качению принебречь.
Проблема первых вариаторов - максимальный момент, который они могут передать.
Сейчас научились делать вариаторы для автомобилей, которые могут перевать до 300х сил и 400-500 Н*м.
Ваша поделка интересна как попытка на коленке собрать вариатор, но она не имеет будущего, из-за низкого передаваемого момента. Износ цепи будет повышенным, из-за того, что цепь будет вибрировать, набегание на зубья будет неравномерным, износ зубьев и цепи.
Смысла в конструкции нет. При плавном изменении диаметра зубья не будут совпадать с цепью, потому что внезапно у них ФИКСИРОВАННЫЙ шаг, в отличие от металлизированного гладкого ремня, который как раз и допускает плавность регулирования.
В общем для начала нужно подучить ТММ и ТМ.
ТММ и ТМ, а так же остальные дисциплины уже позади)
На прототипе резонансные вибрации были на определенной частоте, конструктивно проблема будет решена в следующей модели.
Про износ и фиксированный шаг писать не буду, уже объяснял)
Автор, прошу объясни почему маленькие звёздочки, за которые цепь тянет, не крутятся, приводя к простому проскальзыванию цепи? Если они заклинены, то зачем они тогда?
У меня вопрос... Если звездочки сходятся и расходятся плавно, где гарантия того, что в определенный момент зуб звезды не попадет между звеньями ? Весь смысл цепной передачи в том, что это попадание зуба точно в свое звено обеспечивается геометрией зуба. В точных передачах по сути трение отсутствует. А тут явно есть режимы работы, при которых зубья не попадают ровно куда нужно. Отсюда грохот и разрушение цепи/звезды. Нет ?
Нет. Звездочки стоят на муфтах обратного хода (в одну сторону свободно вращаются, обратно - стоят) Это позволяет обратным поворотом попадать в зуб. И взаимно смещаться при изменении положения.
ну не знаю, imho автостроение - это давно изведанная и изученная область в которой тупо не хватает несуществующих вещей типа:
- масло которое очень сильно снижает трение и не умирает через 1км и не стоит как золотой мост
- батарейка способная отдавать много и долго и при этом не быть потенциальным чернобылем и не стоит как мост =))
- ии способный управлять транспортом и при этом инфраструктура не должна стоить как мост =)))
всё уже придумано до нас =))) и ваш вариант вариатор и двигатели (у меня просто знакомых с автоваза тех времен много и по их словам мы напридумывали на 100 лет вперед, только бизнесу это не нужно)
любую хорошую разработку покупают в 2х вариантах:
1 это реально инновация
2 купить и положить в сундук и торговать старьем
как мне кажется, вашего варианта тут нет. Просто гемора больше чем профита в любых вариантах
На пальцах - изготавливая сотни тысяч стандартных вариаторов - это дешевле чем запускать что-то новое
важный момент - это моё личное мнение и я могу ошибаться =)) просто я вижу классическую ошибку - изобретать то что хочется, а не то что надо. В вашем случае я лично не вижу потребности в "новых вариаторах". Кому они нужны? Кто-то ходит и плачет - сделайте вариатор который будет легче и дешевле и я куплю 1 000 000 штук? =))
Еще раз - вариатор придумал в 1991 году, на 5-ом курсе. Когда диплом делал по трансмиссии на мини трактор.
Сделал реально, чтобы не пропала идея.
Продвинуть можно, это вопрос усилий и средств.
Продвинуть можно вообще все)
Про "автоваз" я знаю много)
Повезло, что не уехал в Тольятти после выпуска - звали.
НТЦ автоваза действительно работал в советское время, сейчас многое утратили.
То, "что надо", тоже придумываю. Иногда, когда у заводов деньги появляются)
Запас по звездочке, цепи и муфте обратного хода получился около 300% от максимальной нагрузки при испытаниях.
Этот редуктор нужно делать иначе. На призмах.
Примерно как зонтик. Два спаренных зонтика.
Такая система используется на размотчиках рулонов.
Да, эта схема похожа на 2-е поколение вариатора, там будут осевые перемещения для изменения суммарного диаметра звездочек.
Автор, вне зависимости от применимости, в первую очередь нужно организовать защиту вашего изобретения или полезной модели.
Сорян. Просто похоже.
Тогда рискну предположить что это звёздочки из коробки передач мотоцикла.
Пружина на прототипе служит для наглядности, чтобы был понятен принцип работы.
На реальном устройстве пружин не будет вообще.
3-4. Там цепь можно дальше завести, будет контакт больше - это было не принципиально на прототипе.
Всю ленту коментариев не смог прочесть, может вопрос уже понимался. Так вот, в какой то момент шаг между зубьями соседних шестерёнок не будет равен шагу цепи, из видео не понятно как этот момент решён. И он (шаг), будет изменяться в процессе, когда соседние шестерни в зацеплении с цепью, её растягивает крутящий момент, так ещё шестерни её будут растягивать. При сжимании будет перескок с ударом. Объясните, пожалуйста.
Звездочки стоят на муфтах обратного хода, что позволяет перемещаться относительно соседней без проблем.
Лучше рассматривать модулями.
1.Колесо наружное
2.Колесо внутреннее
3.Соединительная пружина.
4.Цепь (ремень)
Нет нагрузки - крайнее положение.
Есть нагрузка - взаимный поворот, позиционирование звездочек на другом радиусе до уравновешивания действующих сил.
Все.
Колеса взаимно поворачиваются на небольшой угол, ограниченный ходом шестерен, изменяя при этом суммарный диаметр общего зубчатого колеса.
То есть ведущая звезда по сути одна, "верхняя", потому что все остальные в этот момент "синхронизируются" со звеньями цепи ? Ибо не могут они одинаковую нагрузку воспринимать потому что сходятся и расходятся. Одна из них будет ведущей, остальные "паразитные". Не ради флейма, разобраться хочется :), ибо...
Первый автомобиль собрали с отцом в 1981 году. Полностью - раму сварили, оси выточили, вплоть до литья корпусов подшипников из алюминия дошло.
Карт это был, 125 см3, класс "Союзный".
Хорошо поездил)
Багги тоже делали, но под требования кросса, с мотором ВАЗ 2108, там много всего - материал рамы, сварка, конструкция и т.д.
Передаточное отношение переднего и заднего моста разное делали, кстати.
Совершенно дикая вещь получилась)
Приятно вспомнить)
Вопрос, возможно, глупый, но хотелось бы узнать: предусмотрена ли возможность регулировки веса шестерней с сохранением их баланса (по аналогии с роликами). Как мне кажется, это важный момент для последующего практического использования. Поправьте меня, если я ошибаюсь.
До этого не дошло - необходимости не было.
Обороты пока небольшие, да и разницы в деталях практически нет.
Ну самое интересное. Мощность то какая? Хоть расчетная. Что будет при вытяжке цепи со временем?
Вытяжка компенсируется конструкцией, с этим проблем нет.
Крутящий момент (не мощность) будет передавать разный, вес будет меняться.
Не считал пока.
Прототип работал при 70 Н/м.
Обалденная идея, но недопонимаю: мелкие звездочки свободно крутятся на своих осях? Если да, то как передается момент на ведомый шкив, в моем понимании, должно проскальзывать в валах а если нет, то раз цепь имеет определенный дискретный шаг, а "диаметр" звезды изменяется непрерывно, в какие-то моменты зуб на зуб таки должен попасть. С характерным хрустом. объясни пож
Только вот с изменением диаметра "круга из шестерней" между каждой шестеренкой расстояние будет меняться плавно и произвольно, и шестеренки перестанут попадать в пазы ремня. Если сделать так, чтоб шестерни вращались и подстраивались под пазы, то конструкция перестанет работать - Основной вал будет стоять на месте, а шестеренки бешено вращаться.
Шестерни стоят на муфтах обратного хода, что позволяет всегда попадать "в зуб" и взаимно перемещаться по цепи.
Умозрительное ИМХО2: вместо шестерён можно попробовать использовать подпружиненные сектора, что позволит увеличить их диаметр за счёт удаления нерабочей части, что в итоге распределит нагрузку на цепь (ремень).
Это прототип, смазывается при сборке.
Вращение роликов предусматривается на небольшой угол, там стоят игольчатые муфты обратного хода.
На серийном устройстве будет картер и масляная ванна.
И пазов не будет, их в следующей конструкции уже нет.
Вы не могли бы пояснить, в чём преимущество этого механизма перед классическим, копеечным, ременным вариатором, который широко используется на моторах объёмом до литра
1. Ременной вариатор не отслеживает усилие - только частоту вращения.
2. Проскальзывание ремня сильно снижает КПД и ресурс устройства.
Да, динамически устанавливает передаточное отношение для приложенных усилий. Сам! Без сложной автоматики.
А что будет блокировать смещение щестеренок ведущего диска? И вообще, интереснее было бы вместо пружин использовать группу гидравлических цилиндров, а "рычажок" бы перемещал жидкость из ведущего диска в ведомый и наоборот.
Осевая пружина будет сжимать диски, между ними будет фрикционная поверхность. Ослабил пружину - двигаются.
Пружинки на схеме только для понимания, в изделии их не будет - некрасиво.
Вот да, можно подробней, если вы разбирались с темой велосипеда. Это возможно, такое уже есть?
Не совсем удобный вариант для велосипеда, кмк. Будет ощущение, что педаль "проваливается" при каждом нажатии с усилием, а без усилия становится жестче. Так и переебаться с него можно)
