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行星錐盤無級變速機中碟簧的參數應該如何確定 ?

發布者:廈門力常彈簧有限公司  發布時間:2019-08-01 21:33
 廈門力常彈簧有限公司在本文分析碟簧特性曲線的基礎上,確定行星錐盤無級變速機中碟簧的參數,其結果可使行星錐盤無級變速機的性能得到好的效果。

目前國內生產的行星錐盤無級變速機中的碟簧,一般采用國標,GB1972-80系列三,即碟

  簧外徑 D與碟簧厚度t之 比 D/t≈40,內錐高度h0與厚度t之比h0/t≈1.3,采用這種碟簧的原因是市場上易采購,但很少有人考慮碟簧參數對行星錐盤無級變速機性能的影響,因此本文對此進行分析討論。

  1.碟形彈簧的特性曲線

行星錐盤無級變速機中碟簧參數的確定

  當碟簧的材料、內徑d,外徑D和厚度t一定時,碟簧所承受的載荷P與變形量的特性曲線如圖1所示,圖中橫坐標為單片碟簧的變形量f與板厚t之比f/t。由圖可知,碟簧的內錐高度h0

  與板厚t之比h0/t對特性曲線有很大的影響。其特點為:

  (1)h0/t<0.5時,當f/t

  ( 2 ) 0.5< h0/t<根號2時,特性曲線呈非線性曲線,碟簧被壓平之前剛度隨變形增加而減小,隨后剛度不斷增大。

  (3)h0/t=根號2時,特性曲線在壓平點附近有一段為水平線,即碟簧剛度為零,工程上通常把h0/t在根號2左右的碟簧稱為零剛度碟簧,或恒力碟簧。

  (4)根號2< h0/t時,當載荷增大到一定數值時,出現負剛度區域,在此區域內,載荷減小而變形增大,這時碟簧的錐形會突然翻過來。欲恢復原來形狀,須加上方向相反的載荷。

  (5)在f/t較小時,h/t愈小的碟簧,其平均剛度愈小。

  2.變速機中的碟簧參數選擇

  國內生產的行星錐盤無級變速機上所采用的碟簧,一般選用GB1972-80系列三;例如2.2kW的行星錐盤無級變速機中的碟簧參數是D =112mm,d=55.8mm,t=3mm,h0=3.9mm;其特性曲線如圖2的曲線 1所示,由于厚度t較大,碟簧的剛度大。根據文獻〔2〕〔3〕計算的結果列于表1中。

行星錐盤無級變速機中碟簧參數的確定

  由表1可知,因碟簧剛度大,在傳動比i=1.42時,碟簧中的實際壓力,按傳遞轉矩所需的碟簧壓力大了許多,不必要地使行星輪與太陽輪間接觸應力aH增大 ,從而油膜變薄 ,傳動效率降低,溫升增大。

  根據文獻(2)和上例可知 ,行星錐盤無級變速機在傳動比最大時,所需的碟簧壓力為最大 ,令為F0max;這時圖3 中的r’c為最大,碟簧的壓縮量最小,故碟簧 的初 壓力F0=F0max。在變速過程中,所需的碟簧壓力隨傳動比的變小而減少;由圖3可知 ,這時碟簧的壓縮反而增加 ,因此根據上節介紹的特性曲線似乎應當選用圖1中的h0/t>根號2的碟簧,但這種碟簧的工作情況不穩定,會突然倒翻起來,不能采用。h0/t=根號2的碟簧,其特性曲線有一段為零剛度,即在變形過程中壓力不再增大,似乎較為理想。但其水平線在壓平點附近,變速機所用碟簧的變形量達不到該處 (圖2中曲線2 )。根據上節中特性曲線可知 ,當碟簧的外徑D、內徑d,厚度t一定時, h0/t愈小碟簧的初始剛度愈小,因此我們在2.2kW的行星錐盤無級變速機中,采用了D=112mm,d=55.8,t=2.5,h0/t=1.3的碟簧,其特性曲線如圖2中曲線3所示。其最大壓力較曲線2小。如取t=2.4,h0/t=1.41,其性能更好。現把以上 3種碟簧按文獻〔2〕和(3〕計算的結果列于表2中。

行星錐盤無級變速機中碟簧參數的確定

行星錐盤無級變速機中碟簧參數的確定
由表2可知,這3種碟簧對接觸應力αH的影響不大,遠比表1中的αH小。但考慮到板厚的公差、制造公差,恒力碟簧在串聯迭置時,其中一個或幾個可能在某一位置錐形突然翻過來,因此還是采用圖2 中的3號彈簧較為妥善。

  3.結束語

  根據以上的分析可知,目前行星錐盤無級變速機中采用標準的碟簧,將使碟簧壓力過大,不必要地使行星輪與太 陽輪間接觸應力αH增大,從而使油膜變薄,傳動效率降低,溫升增高。

  如對碟簧參數適當調整,則可顯著地改善行星錐盤無級變速機的性能。

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