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    机械无级变速器的应用及其发展趋势探讨.pdf

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    机械无级变速器的应用及其发展趋势探讨.pdf

    机 械无级变速器的应用及其发展趋势探讨杨海荣(兖矿集团东华建设有限公司地矿建设分公司,山东 邹城 273500)摘 要介绍了机械无级变速器分类,并阐述了机械无级变速器应用 、发展趋势等内容 。关键词机械无级变速器;应用;发展趋势机械无级变速器的适用范围广,在提高产品的产量与质量,适应产品变化需要,节约能源,实现系统自动化等各个方面都有显著的效果 。1 机械无级变速器的应用机械无级变速器根据其传动形式主要分为摩擦式 、链式 、带式和脉动式 4大类,约 30多种结构型式,其结构特点以及应用各有所不同 。1.1 摩擦式无级变速器摩擦式无级变速器是指利用主 、从动刚性元件(或通过中间元件)在接触处产生的摩擦力和润滑油膜牵引力进行传动,并可通过改变其接触处的工作半径进行无级变速的一种变速器,也是最简单且最容易实现无级变速的一种传动方式 。摩擦式无级变速器由三部分组成传递运动和动力的摩擦变速传动机构;保证产生摩擦力所需的加压装置;实现变速的调速机构 。摩擦式无级变速器具有运行平稳,噪音小等优点,适用于食品 、电子 、轻工 、化工 、包装等行业 。1.2 链式无级变速器链式无级变速器是一种利用链轮和钢质挠性链条作为传动元件来传递运动和动力的机械变速装置,它属于开发较早 、应用较多的一种通用型变速器 。链式无级变速器由链轮和链条构成的传动机构 、调速机构和链条张紧加压机构三部分组成,它是通过主 、从动链轮的两对锥盘的轴向移动实现调速的 。链式无级变速器与采用弹性体挠性元件的带式无级变速器相比,比功率和抗磨损能力高,因此结构紧凑,寿命长;由于钢质链条的弹性远远小于 V带,故其滑动功率小,调速准确 。与刚性摩擦变速器相比,由于链有弹性,故可以无损地越过齿面上的微小疵病部位,且不易损伤链轮表面;对过大的峰值载荷也不想刚性摩擦变速器那样敏感,不致在接触面上造成局部蚀斑而使运行轨道和零件提前破坏 。1.3 带式无级变速器它与链式变速器相似,其变速传动机构是由作为主 、从动带轮的两对锥盘及张紧在其上的传动带组成,其工作原理是利用传动带左右两侧面与锥盘接触所产生的摩擦力进行传动,并通过改变两锥盘的轴向距离以调整它们与传动带的接触位置和工作半径,从而实现无级变速 。带式无级变速器结构简单,容易进行无级变速,又具有工作平稳,能吸收振动和具有过载保护作用,虽然传动带虽易磨损,但其更换方便,价格低廉 。带式无级变速器的主要缺点是外形尺寸比较大,变速范围相对较小 。另外传动的多用于金属切削机床 、纺织机械 、造纸机械 、印刷机械上以及化工 、食品等行业 。1.4 脉动式无级变速器脉动式无级变速器是由传动机构 、输出机构和调速机构三个基本部分组成的变速装置 。它与摩擦式无级变速器相比,由于其传动机构采用几何封闭的低副机构,故具有工作可靠 、承载能力高 、变速性能稳定的特点 。此外还具有结构简单 、体积较小 、制造方便和成本较低等优点 。但是脉动式由于连杆运动时的惯性力难以得到平衡和作为输出机构的超越离合器是动力链中的薄弱环节两方面的原因制约了其应用范围 。目前脉动式变速器主要英语语种小功率 、中低速以及对输出转动的均匀性要求不十分严格的场合,在纺织 、化工 、轻工 、建筑 、塑料 、造纸 、食品 、制药等工业领域和各种加工生产线的传输装置中得到广泛应用,在起重机机械和一些机床的进给箱中也有应用 。2 机械无级变速器的发展概况机械无级变速器最初实在 19世纪 70年代出现,它的研制在国外已有百余年的历史 。初始阶段受材质和工艺方面的条件限制,发展缓慢 。直到 20世纪 50年代起,尤其是 70年代以后,一方面随着先进的技术发展,解决了研制无级减速器的限制因素;另一方面,随着生产的机械化 、自动化等需求,加大了无级变速器的使用 。在这种形势下机械无级变速器得到了迅速和广泛的发展,主要研制和生产的国家有日本 、德国 、意大利 、美国和俄国等 。自 20世纪 80年代以后,机械无级变速器的主要趋向是美 、日等国进行用于汽车的高速 、高效 、大转矩机械无级变速器的研制开发 。国内无级变速器是在 20世纪 60年代前后起步的,当时作为一些专业机械配套零部件,由专业机械厂对引进国外的滑片链无级变速器和多盘式无级变速器进行仿制,品种规格不多,产量不大,年产量仅数千台,且无专业的生产厂家和研究机构,人们对它知之极少 。直到 80年代中期以后,随着国外先进设备的大量引进,工业生产的现代化 、自动化迅速发展,对机械无级变速器的需求也大幅度增加,专业工厂开始进行了规模化生产,一些高校也进行了该领域的研究 。经过几十年的发展,国外主要结构类型的无级变速器,在国内皆有相应的专业生产厂及系列产品,年产量猛增到 20万台左右,初步满足了生产发展的需要 。并且我国也先后制定了 14个国家标准和机械行业标准 。机械无级变速器从研制 、生产 、组织管理到情报信息各方面已组成一套较完整的体系,发展成为机械领域中 (下转第 148页)学术交流 ◆Xueshu Jiaoliu124一 个新兴的行业 。3 国内的机械无级变速器的趋势国内的机械无级变速器经过将近半个世纪的发展之后,近年来国内机械无级变速器的研制生产出现了新的发展趋势,主要是( 1)对原有产品创新改进 在原来行星锥盘式无级变速器的基础上,创新开发出 “恒功率行星摩擦式无级变速器 ”及 “无物理心轴行星轮无级变速器 ”,后者的变速比由原来的 5~6增大到 20或更大,输出转矩也提高了一倍以上,而且其他性能指标优良,目前已有系列产品 。( 2) 研制开发汽车用无级变速器 汽车用无级变速器属高新技术产品,目前国内已开发出金属带式无级变速器,通过试验,正准备进行产业化生产;而其中靠进口的关键零件 “金属钢带 ”也将自行生产 。另外,新型的车用无级变速器及复合带也在探讨之中 。( 3)创新研制无级变速器,这些无级变速器的特点主要是1) 不用摩擦式变速传动而多半以连杆脉动式无级变速器传动为主或采取链式传动; 2)要求实现大功率 、恒功率或者高速; 3)力争结构简单紧凑,并获得优良的性能 。其中有此方案已经经过多年研究实验,可能在不久的将来既有成果 。上述情况可以说明,国内无级变速器的研制生产已由过去的仿造阶段进入到创新阶段,由小功率往大功率放系那个发展,由一般技术往高新技术发展,故今后有可能出现一些性能优良的新一代无级无级变速器 。随着电力电子技术的发展,自 20世纪 80年代以来,出现多种通过交流电动机进行调速的方式 。其中作为先进的变速装置,交流变频器及其派生的控制器获得迅速的发展和推广应用,对机械无级变速器产生了一定的冲击 。其优点主要是调速性能好 、范围大 、效率高 、自控性好 、功率范围宽等 。近年来,又出现一种新型的开关磁阻调速电动机,性能有进一步提高;然而它们的缺点在于低于电机额定转速时,仅具有恒转矩特性,低速运转时效率较低且不够稳定,起动过载性能较差等 。与上述电力调速方式相比较,机械无级变速器的特点主要是具有恒功率机械特性,转速稳定,工作可靠,传动效率较高,结构简单,维修方便,而且类型多,适用范围广 。因此,在今后的发展中,依然有着广阔的前景 。[参考文献][1] 于杰栋.无级变速技术的发展与展望[J]. 机动工程技术, 2004(2)[2] 柳晋伟.无级变速器的简介与发展[J].机械管理开发,2005(3)(上接第 124页)运行后通过调整系统内的主力机组或主力电厂机组的调速器使得小系统的频率与大系统的频率在并网互联运行允许的范围内时两系统通过联络线互联运行 。总之,在发生故障后通过调速器和励磁调节器在一定的范围内进行调节,使得紧急控制措施在短时内维持系统的暂态稳定,少切甚至不切负荷 /发电机,在两系统频率差在并网所允许的范围内时就可以互联运行 。4 结语并网运行能够提高系统运行的稳定性及可靠性 。在联络线故障后小系统与大系统解列后,通过稳定控制手段两系统都稳定运行后要互联运行 。一般机组并入电网容易操作但是小系统代负荷并入大系统就都要求小系统全网失压才能并入大系统,这样扩大了停电范围影响了供电质量,本文通过解列后调节小系统调速器调整小系统频率与大系统在并网允许的范围内以便两系统并网,提出了新的方法 。[参考文献][1] 黄新华.小发电机组对系统安全的影响及解决措施的探讨[J].电网技术,2002,26668 ~70[2] 黄新华.联网运行小发电机组对系统稳定的影响及解决措施的探讨[J].安徽电力,2003(1)69 ~71图 5 两系统同期并联示意图学术交流 ◆Xueshu Jiaoliu148

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