הבנה של Transmission Ratios

יחסי שידור משתנים מאפשרים למכונות לשנות את הקשר בין מהירות קלט לבין פלט מומנט דינמי, יכולת להבחין ביניהם מתיבת הילוכים קבועה-ratio.בניגוד המערכות המסורתיות המנעולות מנגנון ליחס יחיד, שידורים משתנים מאפשרים התאמה רציפה או מתקדמת להחלפת דרישות תפעוליות.התועלת הבסיסית היא היכולת להתאים את אזור ההפעלה היעיל ביותר של מקור הכוח לדרישות העומס, התשואות גבוהות יותר, יעילות גבוהה יותר, צריכת אנרגיה מופחתת יותר, וצריכה טובה יותר.

הבסיס הפיזי כרוך בשינוי הקוטרים היעילים, הזרועות של מנוף, או מברשות הילוכים בכונן.לדוגמה, בתמסורת המשתנה המונעת על ידי החגורה (CVT), העברת המיקום של חגורת לאורך שתי שריכות רוחבם משתנות את הקוטר המושך היעיל.בכונן חיכוך, העברת נקודת המגע על מגלגל משנה את יחס השידור מכני, מתפתל, מתפתלת, מתפתלת או מצמידים, עם שינויים קלים ומטמים מבוקרים.

מערכות Ratio שונות

שידורים קבועים, כגון סטנדרט הילוך זוגות, לספק יחס קבוע.הם פשוטים, יעילים מאוד בנקודה התפעולית הבודד שלהם, נוקשה.עם זאת, הם לכפות את העובר הראשוני (engine, מנוע או קלט אנושי) לפעול רק במהירות אחת עבור מהירות אחת עבור מהירות פלט נתון מהירות, לעתים קרובות הרחק ממערכות מדידה משתנה שלה, מציג גמישות: הקלט יכול לרוץ במהירות האופטימלית שלה בעוד המהירות היא הסתגלות גבוהה יותר עבור התפוקה הרגילה של הפחתת התפוקה בדרך כלל.

האתגר ההנדסי הוא לעצב מנגנון שיכול לעמוד בפני הכוחות וללבוש הקשורים לחלקים נעים תוך שמירה על שליטה מדויקת. Lubrication, קשיחות חומרית, טיפולים על פני השטח, עיצובי חותם הם קריטיים.בנוסף, מערכת הבקרה - בין אם מכני (למשל, משקל זבוב צנטריפוג), הידראולי (לחץ טייס), או אלקטרוני (שלב מנועים ומיקרו-בקרים) - חייב לספק חזרה מדויקת, ללא נוכחות מגובשת או אי-יציבות או חוסר יציבות.

סוגים של Ratio Mechanisms

כמה ארכיטקטורות מכניות נפרדות להשיג יחסי שידור משתנים.לכל אחד יש נקודות חוזק וחולשות המתאימים למקרים ספציפיים של שימוש.

Transmissions (CVT)

ה- CVT המוכר ביותר משתמש בחגורת גמישות המתפעלת בין שתי משיכה משתנה-width.החגורה נדחקת החוצה על ידי ה-Switchey flanges, שינוי הקוטר היעיל.המתח והחיכוך בין החגורה לבין משיכה חייב להיות מספיק כדי לשדר את ה- torEngoutting, אשר מגביל את יכולת הפעולה המקסימלית של CVTs להשתמש בחגורת פלדה או שרשראות ו-Crempuprempupremping לחץ מתוחכם כדי לטפל ביעילות גבוהה יותר כדי לשמור על ידי שימוש ב-Ricialrback:

Transmissions (IVT)

IVT הוא תת-קבוצה של CVT שיכול להשיג טווח יחס קדימה דרך אפס כדי להפוך, לעתים קרובות באמצעות הילוכים פלנטריים בשילוב עם יחידת CVT. מהירות התפוקה ניתן להביא לאפס בעוד הקלט ממשיך להירקב, המאפשר ניתוק אמיתי "חסר" ללא ציוד הפוך.מערכות אלה משמשים בציוד חקלאי, טרקטורים, וכמה כלי רכב כבדים שבהם הוא צורך במהירות נמוכה.

המונחים:

(למשל, גלגל ודיסק, או כדור וכוסים טורדניים) כדי לשדר כוח.על ידי העברת נקודת המגע באופן מקרי, היחס משתנה. קלאסיקות כוללים את המשתנים ואת טורואיד CVT. הם קומפקטיים ויכולים להיות שקטים אך סובלים מיכולת נזיקין מוגבלת ולא ללבוש חומרים מתקדמים כגון קרמיקה או ברזל קשה במיוחד משמשים הסבר מפורט: 1.Fint.

מערכות חסכון פלנטריות עם קלוטים ו Brakes

שידורים ידניים אוטומטיים והודעות דואל-קלקט משתמשים במספר מערכות הילוכים פלנטריות אשר מעורבים באופן סלקטיבי על ידי מצמדים ובלומים. על ידי נעילת אלמנטים שונים של הרכבת הפלנטרית, יחסי הילוכים שונים מיוצרים.שינוי היחס הוא צעד, אבל יחידות מודרניות עם מהירויות רבות (8, 9, או 10 הילוכים קדימה) לספק כמעט כמו CVT- חלקיות.

Transmissions hydrostatic Transmissions

שידורים הידרוסטטיים משתמשים במשאבת משתנה שמניעה מנוע קבוע או משתנה-דיסקורציה.שינוי זווית שטיפת המשאבה משנה את זרימת הנפט, ובכך משנים את המהירות של המנוע ביחס למשאבה.מערכות אלה נפוצות בציוד בנייה, טרקטורים, ומניעה ימית שבה יש צורך במהירות נמוכה וניתוק גבוה במהירות נמוכה וניתוק.

עקרונות עיצוב ושיקולים הנדסיים

תכנון מנגנון יחסי משתנה דורש איזון דרישות סותרות.הגורמים הבאים הם קריטיים.

כוח העברה Efficiency

כל מפרק מכני - מכשיר mesh, מגע חגורה, נוזל הידראולי - מציג הפסדים חיכוך. מנגנונים משתנים לעתים קרובות יש יותר חלקים נעים מאשר ארגזים הילוכים קבועים, כל כך אופטימיזציה זהירה של גיאומטריה, משטר סיכה, והשלמת פני השטח הוא הכרחי. âpency מפות על טווח היחס המלא וטווח torque חייב להיות מיוצר. עבור, למשל, יעילות CVT עשוי להיות 85-3% יציב במצב, בהשוואה ל-97% עבור מנוע עבור מנוע עבור מנוע טיפול כולל של מנוע עבור מנוע אופטימיזציה של מנוע עבור מנוע כולל של מנוע אופטימיזציה.

מערכת ניהול

היחס חייב להיות מותאם בדיוק ובמהירות. Actuation יכול להיות מכני (levers, כבלים), הידראולי (מסומים טייס), או אלקטרו-מכני (מנועיםservo) עבור יישומים מודרניים, יחידות בקרה אלקטרוניות (ECUs) להשתמש חיישנים עבור מהירות קלט, מהירות פלט, עומס וביצועים של בקרה (PID, בקרת מודל) להבטיח הפעלה יציבה ללא ציד או חנק.

בחירה חומרית ויציבות

קומפרסים כגון חגורות, שרטוטים, דיסקים, וגלגלים חווים מתחים מגע גבוהים, מזחלות, ולבוש. טיפולים על פני השטח (במקרה של קשיחות, ציפוי DLC, nitriding) הם נפוצים.חומרים מסגסוגת וממזגים פלדה עבור הילוכים לחגורת גומי עמידת-חמושחתת.

אריזה, אינטגרציה, משקל

מנגנונים שונים צריכים לעתים קרובות להתאים בתוך המעטפה הקיימת - מפרץ המנוע של מכונית, הזרוע של רובוט, או את הטיפול של כלי כוח.העיצוב חייב לשקול את החלל הדרוש עבור פועלים, חיישנים, קירור (במיוחד עבור מערכות הידראוליות) ירידה במשקל מושגת באמצעות שימוש בסגסוגת אלומיניום, מרוכבים, אופטימיזציה טופולוגיה תוך שמירה על נוקשות.

יישומים בתעשיות

יחסי שידור משתנים הפכו הכרחיים בתחומים רבים.

רכב ותחבורה

שידורים משתנים תמיד בשימוש נרחב במכוניות היברידיות וקטנות לכלכלת דלק. CVTs מאפשרים מנוע הבעירה הפנימית לרוץ ב RPM היעיל ביותר שלה ללא קשר למהירות הרכב.The ניסן Altima,ונדה Civil, ומודלים רבים של סובארו משתמשים CVTs. Beyond מכוניות נוסעים, CVTs נמצאים במשאיות ובמעגלות כבדות, שידור ידניים אוטומטיים עם מהירויות רבות (AMT) של מכוניות מהירות גבוהה יותר, אך הן מהירות גבוהה יותר, אך הן מהירות של מכוניות.

מכונות תעשייתיות וייצור

כוננים בתדר משתנה (VFDs) עבור מנועים חשמליים הם נפוצים, אבל שידורים משתנים מכניים עדיין בשימוש בסביבות גבוהות או קשות שבו כונן אלקטרוני אינם מעשי.דוגמאות כוללים ממריצים, מערבלים, extruders, וכלי מכונה ספינדלס.היכולת להשתנות במהירות תחת עומס ללא הפרעה ייצור הוא קריטי.

רובוטיקה ואסתטיקה

במפרקים רובוטיים, שידורים משתנים מאפשרים מנוע יחיד לספק תנועה מהירה, נמוכה-torque עבור תנועות מהירות גבוהות והילוך גבוה, תנועה מהירה נמוכה לתופס או הרמת. גישה נפוצה היא להשתמש ציוד גל מתוח עם יחס משתנה, או מערכת מונחה כבל עם זרוע רגע הסתגלות.

אנרגיה מתחדשת ואוויר

בטורבינות רוח, תיבות הילוכים יחסי משתנה (לעתים קרובות באמצעות שילוב של פירים פלנטריים ומקבילים) מאפשרים לטורבינה לשמור על מהירות גנרטור קרובה-קוונט למרות מהירות רוח משתנה, אופטימיזציה של פלט חשמל וצמצום בעיות שילוב רשת. כמה מסוקים משתמשים במערכות דמויי CVT בכונן רוטטור כדי לייעל מהירות רוטטור עבור משטרים שונים, שיפור כלכלת דלק וצמצום הרעש.

מוצרים ומכשירי חשמל

תרגילים מהירים משתנים, מברגים, ושחיקה משתמשים מנגנוני מתג מתפתל שמשנים את יחס הציוד או בקרת מהירות המנוע.כלי קורדום לעתים קרובות כוללים תיבת הילוכים פלנטרית מהירה: ציוד נמוך עבור ברגים נהיגה גבוהה, ציוד גבוה עבור קידוח מהיר.העיצוב מכני חייב להיות קומפקטי, קל משקל, ועלויות נמוכות.

טכנולוגיות מתפתחות וכיוונים עתידיים

המחקר ממשיך לשפר את מערכות השידור המשתנים, במיוחד בהקשר של סלקציה ומערכות חכמות.

אלקטרו-מכנית Actuation and Software Control

ההתקדמות במניפסט חשמלי (רכבים קטנים, גבוהים עם קודרים) מאפשרת בקרת יחס מדויקת ללא הידראולים. בשילוב עם אלגוריתמי למידת מכונה, שידורים עתידיים יכולים להתאים להתנהגות הנהג או לתנאי הסביבה בזמן אמת.לדוגמה, CVT יכול להוריד את היחס לפני רזולוציה כאשר הרכב מטפס על גבעה, באמצעות GPS ו- Topography.

חומרים חכמים ומבנה מורפינג

החוקרים בוחנים את השימוש בסגסוגת זיכרון בצורת (SMA) ונוזלים מגנטיים כדי ליצור מנגנוני יחס משתנים שמשנים גיאומטריה תחת גירוי חיצוני (חום, שדה מגנטי) למשל, חגורת גמישות שמרכיבים את המתח שלהם מתקצרים כאשר מחומם יכולים לשנות את גודל המשיכה האפקטיבי ללא חלקים נעים.מערכות כאלה יכולות להיות קלות ופשוטות יותר אך עדיין בשלב המעבדה.

אינטגרציה עם Electric Drives

מנועים חשמליים יש טווחי מהירות קבועים רחבים של כוח, צמצום הצורך בציוד רבים.עם זאת, עבור ריבוי מומנט קיצוני (למשל, במשאיות חשמליות כבדות או ציוד בנייה), שידור מהיר או שלוש מהירות יכול לשפר את יעילות האנרגיה על ידי הימנעות ממרחב היעילות הנמוכה של המנוע, CVTs המשלבים מנוע חשמלי ללא הרף עם סט פלנטרי (למשל, טויוטה, טיפול ידני), מכשיר נייד, מערכת הפעלה גמישה, מערכת ההפעלה, מערכת ההפעלה, יעילה, מערכת ההפעלה של מנוע חשמלי, ומכשיר ידני, מערכת ההפעלה שלה, מערכת ההפעלה, מערכת ההפעלה שלה, יעילה, מערכת ההפעלה שלה, מערכת ההפעלה, מערכת ההפעלה שלה, מערכת ההפעלה שלה, מערכת ההפעלה, מערכת ההפעלה שלה, מערכת ההפעלה של מנועים, יעילה יותר, מערכת ההפעלה שלה, מערכת ההפעלה שלה, מערכת ההפעלה של מנועים, מערכת ההפעלה שלה, מערכת ההפעלה שלה, מערכת ההפעלה שלה, מערכת ההפעלה של מנוע יעיל יותר ויותר.

אתגרים ומסחר

למרות היתרונות שלהם, מנגנוני שידור משתנים מציגים בעיות ספציפיות.

« « ו- Noise

מטבעם, מנגנונים משתנים רבים פועלים עם חגורות, שרשראות, או מגעי חיכוך שיוצרים רעש ורטט. Resonance בכונן יכול להגביר את הבעיות האלה.אסטרטגיות דמיון (לחים טריטוריאליים, הפיכה אלסטומרית) להוסיף מורכבות ועלות.

המונחים: differentable

Components ניסיון עייפות משינויי יחס תכופים וניתוק עומס.Bt ללבוש ב- CVTs הוא מצב כשלון ידוע. Over-engineering כדי להגדיל את החיים יכול להפוך את המערכת כבדה ויקרה יותר.

עלויות ומורכבות

שידורים משתנים בדרך כלל יש יותר חלקים מאשר תיבות הילוכים קבועות, העלאת עלויות הייצור.מערכת הבקרה (רגישים, אקטוטור, ECU) מוסיפה עלויות משמעותיות. עבור יישומים של רכב גבוה, פרמיה העלות היא לעתים קרובות מוצדקת על ידי חיסכון דלק, אבל עבור ציוד קטן יותר, זה יכול להיות מחסום.

מסקנה

תכנון מנגנונים עם יחסי שידור משתנים דורש הבנה עמוקה של קריומטיקה, טריבולוגיה, תיאוריה שליטה, וחומרים מדע.היכולת להתאים מהירות ו- torque באופן דינמי מאפשר מכונות לפעול ביעילות רבה יותר, להפחית צריכת אנרגיה, ולבצע מגוון רחב יותר של משימות.מ- CVT במכונית קומפקטית לכונן הידרוסטטי בדחפור, מנגנונים יחסי משתנים הוכיחו את הערך שלהם בכל תחום הנדסי חזק, כמו גם שיטות מתקדמות של אקטיביות, אשר ימשיכו את הטכניקות מתקדמות.