بخشی از مقاله
چکیده
برخی از کمباین ها دارای سیستم CVT پولی و تسمه V شکل هستند. به خصوص از CVT برای انتقال توان از موتور به هد به طور گسترده ا ی استفاده میشود. این سیستم، تنظیم سرعت پیشروی را مستقل از سرعت موتور میسازد و به راننده اجازه می دهد تا متناسب با تغییرات در حجم محصول سرعت پیشروی و برداشت را تغییر دهد. مکانیزم کنترل کلاسیک آنها بدون در نظر گرفتن شرایط کاری به موتور اجازه میدهد که در یک دور ثابت و در حداکثر کارایی کار کند و در نتیجه باعث بهبود مصرف سوخت و کاهش آلاینده های آن شود .
این روش دیگر قابل قبول نیست و استفاده از سیستمهای کنترلی بهتر لازم است . زمانی که CVT مجهز به یک سیستم کنترل هیدرولیکی یا برقی گردد دیگر حتی نیازی به دخالت راننده برای کاهش یا افزایش سرعت ندارد . بدین منظور تحلیل و بررسی این سیستم برای طراحی سیتمهای کنترلی جدید ضروری است. در این تحقیق سیستم CVT و نیروهایی که به تسمه لاستیکی V شکل وارد میشود، مورد بررسی قرار گرفته است.
مقدمه
انتقال پیوسته متغیر - CVT - است به طور فزاینده در کاربردهای خودرویی استفاده می شود. این استفاده بیش از گیربکس های اتوماتیک معمولی، به دلیل پوشش انتقال نسبت بزرگ و عدم وجود مسئله تعویض دنده است . این امر باعث میشود که موتور با اقتصاد بهتری کار کند.
کیم و لی [1993] رفتار یک تسمه فلزی و لغزش آن را در یک CVT تسمه فلزی بررسی نمودند . تحقیقات آنها نشان داد که برای پولی متحرک جابجایی شعاعی تسمه به سمت داخل افزایش می یابد در حالی که که در پولی محرک مختصری افزایش یافته و با افزایش گشتاور کاهش می یابد.
جولیو و پلانته [2011] یک مدل تجربی برای CVT تسمه لاستیکی ارائه نمودند . نتایج تحقیقات آنها همخوانی مناسبی را بین داده های تجربی و مدل ارائه شده نشان داد.
مواد و روشها
بیشتر CVT ها فقط سه جزء اساسی دارند: یک تسمه محکم فلزی یا لاستیکی ، یک پولی متغییر محرک - ورودی - و یک پولی خروجی.
پولی های با شعاع متغیر قلب CVT هستند، هر پولی از دو مخروط با زاویه راس 20 درجه که رو در روی یکدیگر قرار دارند تشکیل شده است، تسمه ای در شیار بین دو مخروط قرار دارد، در صورت لاستیکی بودن تسمه ها از تسمه های V شکل استفاده می شود، تسمه های V شکل از آنجا نام خود را می گیرند که سطح مقطع V شکل دارند که اصطکاک تسمه با پولی را افزایش می دهد.
وقتی دو مخروط از هم فاصله بگیرند، یعنی ضخامت پولی بیشتر شود، تسمه در شکاف پایین تر می رود و شعاع تسمه ی حلقه شده دور پولی کاهش می یابد و وقتی دو مخروط به هم نزدیک می شوند ،یعنی ضخامت پولی کاهش می یابد، تسمه در شکاف بالا تر رفته و شعاع تسمه ی حلقه شده دور پولی افزایش می یابد CVT می تواند از فشار هیدرولیکی یا نیروی گریز از مرکز و یا کشش فنر به منظور تولید نیروی مورد نیاز برای تنظیم دو نیمه ی پولی استفاده کند.
پولی ها با قطر متغیر همیشه به صورت دوتایی به کار می روند یکی از پولی ها که به عنوان پولی محر ک شناخته می شود، به میل لنگ موتور متصل است، پولی محرک، پولی ورودی هم نامیده می شود زیرا جایی است که انرژی موتور وارد سیستم انتقال قدرت می شود، پولی دوم پولی گردنده نامیده می شود زیرا پولی اول آن را می چرخاند، به عنوان پولی خروجی، پولی گردنده انرژی را به محور چرخها منتقل می کند.
قرقره اولیه در کنار موتور و قرقره ثانویه در کنار چرخ است . هر قرقره از یکی از محور ثابت و یک چرخ قرقره متحرک تشکیل شده ، که به وسیله سیلندر هیدرولیک عمل میکند. شکل 1 یک سیستم CVT را نشان میدهد.
شکل.1 دیاگرام یک سیستم CVT
قسمت متحرک قرقره تحت فشار قرار دارد و نیروهای اصطکاک محوری لازم برای جلوگیری از لغزش تسمه را فراهم میسازد. لغزش تسمه روی پولی ها به دو صورت لغزش بزرگ و لغزش های کو چک در نظر گرفته میشوند . لغزش های بزرگٌ مضر بوده و از بازده سیستم میکاهد اما لغزش های کوچکٍ که معمولا رخ میدهد، ناچیز بوده و قابل صرف نظر هستند.
نسبت انتقال ، به صورت زیر تعریف میشود که در آن s و p به ترتیب سرعت پولی ثانویه و اولیه هستند . برای تحلیل انتقال توان در CVT تسمه ای فرضیات زیر را در نظر میگیریم. پولی ها صلب بوده و به طور محکمی در جای خود قرار گرفته اند. فرض میشود که تسمه حول یک دایره کامل اطراف پولی حرکت میکند . همچنین فرض میشود که نیروهای گیرایی به اندازه ای قوی هستند که از لغزش بزرگ تسمه جلوگیری میکند .. اثرات لغزش های کوچک ناچیز بوده و از انها صرف نظر میشود. انتقال قدرت بین تسمه و قرقره با استفاده از این فرضیات مدل شده است
شعاع های p و s تسمه بر روی پولی های اولیه و ثانویه به صورت زیر تابعی از نسبت هستند:
موقعیت محوری S - برای پولی اولیه، Vتعیین میشود. با توجه به زاویه مخروطی پولی - 3 - برای پولی ثانویه - صفحه متحرک پولی به وسیله نسبت ، شکل 4، با رابطه زیر مشخص میشود:
زیر نویس max یا min اشاره به ماکزیمم یا مینیمم مقدار ممکن دارد . با مشتق گیری از این رابطه نسبت به زمان، سرعت محوری صفحه متحرک پولی ، تعیین میگردد که تابع از هندسه تغییر دهنده است.
با فرض اینکه مؤلفه شعاعی نیروی اصطکاک بین پولی و تسمه صفر است، نیروی گیرایی بح رانی پولی ،
با صرف نظر از کارایی تغییر دهنده، برای هر دو پولی برابر است که در آن گشتاور منتقل شده بین تسمه و پولی و ضریب اصطکاک بین تسمه و پولی است . عدد 2 به این دلیل در معادله آمده که دو سطح اصطکاک بین تسمه و پولی داریم . نیروهای شعاعی بین تسمه و پولی را میتوان به نیروهای گریز از مرکز و کوریولیس تجزیه نمود.
گزارش شده است که زاویه لغزش - و بنابراین زاویه نیروی اصطکاک - بین مسیر تسمه و بردار نیروی اصطکاک حول محیط پولی ، به سرعت به کمتر از 10 نزدیک میشود. در نتیجه، مقدار این زاویه صفر در نظر گرفته میشود . زاویه نیروی اصطکاک ξ به عنوان ضریب COS - ξ - وارد معادله - 5 - میشود، که به سرعت برای زوایای کوچک به 1 همگرا میشود. برای انتخاب μ، بدترین حالت اعمال می شود . μ را به عنوان حداکثر منحنی کشش انتخاب میکنند که نقطه انتقال از لغزش کوچک به لغزش بزرگ میباشد . ماکزیمم مقدار برای این نقطه 0.09 است Bonsen et al, 2003] و
شکل .2 تعاریف صفحات پولی
نسبت گشتاور عبارت است از نسبت گشتاور منتقل شده به ماکزیمم گشتاور قابل انتقال در حالت بدون لغزش
تسمه برای پولی.
